FI74368C - Kretsarrangemang foer modifiering av dynamiskt omraode. - Google Patents

Description

74368

Piirijärjestely dynaamisen alueen muuttamiseksi

Esillä oleva keksintö kohdistuu yleisesti piirijärjeste-lyihin, jotka muuttavat signaalien dynaamista aluetta, nimittäin kompressoreihin, jotka supistavat dynaamista aluetta, ja ekspandereihin, jotka laajentavat dynaamista aluetta. Keksintö on erityisen käyttökelpoinen äänisignaalien käsittelyssä mutta sitä voidaan soveltaa myös muihin signaaleihin.

Kompressoreita ja ekspandereita käytetään tavallisesti yhdessä (kompanderijärjestelmänä) kohinanvaimennuksen aikaansaamiseksi. Signaalien dynaamista aluetta supistetaan ennen lähetystä tai tallennusta ja laajennetaan siirtokanavalta vastaanoton tai toiston jälkeen. Kompressoreita voidaan kuitenkin käyttää yksinään dynaamisen alueen supistamiseen, esimerkiksi siirtokanavan kapasiteettiin sopivaksi, ilman jälkeenpäin suoritettavaa ekspansiota, kun dynamiikaltaan supistettu signaali riittää lopulliseen käyttötarkoitukseen. Lisäksi pelkkiä kompressoreita käytetään tietyissä, erikoisesti äänentoistoon liittyvissä tuotteissa, jotka on tarkoitettu pelkästään lähettämään tai tallentamaan dynamiikaltaan supistettuja yleisradio- tai valmiiksi äänitettyjä signaaleja. Ekspandereita käytetään yksinään tietyissä, erikoisesti äänentoistoon liittyvissä tuotteissa, jotka on tarkoitettu pelkästään vastaanottamaan tai toistamaan aikaisemmin dynamiikaltaan supistettuja yleisradio- tai valmiiksi äänitettyjä signaaleja. Tietyissä tuotteissa, varsinkin ääntä tallentavissa ja toistavissa tuotteissa on usein yksi ainoa laite, joka on tehty toimintamuodoltaan vaihtokytkettäväksi toimimaan kompressorina signaalien tallennusta varten ja ekspanderina dynamiikaltaan supistettujen yleisradio- tai valmiiksiäänitettyjen signaalien toistamiseksi.

Kompression tai ekspansion määrä voidaan ilmaista desibeleinä. Esimerkiksi 10 dB kompressio merkitsee tulon N dB

2 74368 suuruisen dynaamisen alueen supistamista lähtöalueeksi (N-10) dB. Kohinanvaimennusjärjestelmässä 10 dB kompression ja sitä seuraavan 10 dB kömpiementäärisen ekspansion sanotaan saavan aikaan 10 dB kohinavaimennuksen.

Esillä olevan keksinnön kohteena on erikoisesti piirijärjestely tulosignaalin dynaamisen alueen muuttamiseksi, jossa on ensimmäinen piiri, jolla on kaksoislineaarinen omi-naiskäyrä (jolloin "lineaarinen" merkitsee tässä yhteydessä vakiovahvistusta), jossa on: 1) pienten tasojen lineaarinen osa, joka ulottuu kynnykseen asti, 2) kynnyksen yläpuolella välitasojen epälineaarinen (muuttuva vahvistus) osa, joka ulottuu loppupisteeseen ja jossa saadaan ennalta määrätty suurin kompressio- tai ekspansio-suhde, ja 3) suurten tasojen lineaarinen osa, jossa vahvistus on eri suuri kuin pienten tasojen osan vahvistus.

Ominaiskäyrää on kutsuttu kaksoislineaariseksi ominaiskäy-räksi, koska siinä on kaksi oleellisesti vakiovahvistuksen sisältävää osaa.

Kynnys- ja loppupiste eivät käytännössä ole aina selvästi määriteltyjä "pisteitä". Kahden siirtymäalueen, joissa välitasojen osa sulautuu pienten tasojen osaan ja suurten tasojen osaan, muoto voi vaihdella loivasta käyrästä jyrkkään käyrään riippuen kompressorin ja ekspanderin ohjausominai-suuksista.

Lisäksi on korostettava, että kaksoislineaarisella ominais-käyrällä varustetut piirijärjestelyt eroavat kahdesta muusta tunnetusta piiriluokasta eli (a) logaritmisista tai epälineaarisista piiri järjestelyistä, joissa ominaiskäyrällä on kiinteä tai muuttuva kaltevuus ilman lineaarista osaa vahvistuksen muuttuessa koko dynaamisella alueella, 3 74368 (b) piirijärjestelyistä, joiden ominaiskäyrässä on kaksi tai useampia osia, joista vain yksi osa on lineaarinen ("yksinkertaisesti lineaarinen").

Piirijärjestelyillä, joilla on kaksoislineaarinen ominais-käyrä, on erityisiä etuja ja tämän tyyppisiä piirejä käytetään yleisesti. Kynnys voidaan asettaa tulokohinatason tai siirtokanavan kohinatasön yläpuolelle, jotta vältettäisiin mahdollisuus, että kohina voisi ohjata piiriä. Vahvistukseltaan oleellisesti vakiosuuruisen suurten tasojen osan avulla vältetään tasoltaan korkeiden signaalien epälineaarinen käsittely, joka muuten aiheuttaisi säröä. Lisäksi äänisignaalien tapauksessa, joilla piirin on oltava tavuja seuraavasti ohjautuva, suurten tasojen osa muodostaa alueen, jonka sisällä voidaan käsitellä ylitykset, joita tavuja seuraavasti ohjautuvassa piirissä esiintyy signaalitason noustessa äkillisesti. Ylitykset vaimennetaan leikkaindio-deilla tai vastaavilla elimillä. Vain kaksoislineaarisella ominaiskäyrällä voidaan saada tämä etujen yhdistelmä.

Suurin osa tällä hetkellä kulutustason äänentoistolaitteissa käytössä olevista kaksoislineaarista ominaiskäyrää soveltavista piireistä aikaansaa 10 dB dynamiikan supistuksen ja laajennuksen, joka on moniin tarkoituksiin riittävä. Tällöin kuitenkin jää jäljelle jonkin verran kohinaa, jonka jotkut kuuntelijat voivat kuulla, ja suurimpaan luonnonmukaisuuteen pyrittäessä tarvitaan suurempi kompressio ja ekspansio, esim. 20 dB. Tällaista suurta kompressio- tai ekspansiomäärää on vaikea saada aikaan ilman, että kohdattaisiin signaalin laatuun vaikuttavia ongelmia.

Piirit, joilla voidaan saada 20 dB tai jopa suurempi kompressio tai ekspansio, ovat tunnettuja ja niitä on kaupallisesti saatavilla mutta ne ovat tavallisesti vakiokaltevuut-ta käyttäviä logaritmisia piirijärjestelyjä, joilla on jatkuvasti muuttuva vahvistus koko dynaamisella alueella tai lähes koko alueella. Tällaisten piirien epäkohtana 74368 ovat suurempi särö ja signaalin seurartaongelmat erittäin pienillä ja erittäin suurilla signaalitasoilla verrattuna kaksoislineaarisiin piireihin, joissa vahvistuksen muuttuminen on rajoitettu ominaiskäyrän väliosaan, ja ylityson-gelmat ovat vaikeampia kuin kaksoislineaarista ominaiskäy-rää käyttävissä järjestelmissä. Tunnetuissa vakiokalte-vuuskompandereissa käytetään kompressiosuhteita, jotka ovat alueella 1,5:1, 2:1 ja 3:1, kuitenkin arvo 2:1 on tavallisin.

Kompressiosuhde määritellään differentiaalisen tulevan dynaamisen alueen ja differentiaalisen lähtevän dynaamisen alueen suhteena. Komplementaarisen ekspanderin ekspansio-suhde on kompressiosuhteen käänteisarvo. Jos kompressiosuhde on 3:1, ekspansiosuhde on 1:3. Mukavuuden vuoksi voidaan käyttää käsitettä käänteinen ekspansiosuhde, joka esitetyssä esimerkissä on 3:1, ts. se vastaa kompressiosuhdetta. Tässä esityksessä rajoitutaan yksinkertaisuuden vuoksi pääasiassa kompressiosuhteeseen, jolloin on selvää, että esitys pätee asianomaiset muutokset tekemällä ekspansiosuh-teelle.

Suuren kompressiosuhteen haittana on, että kompressorin ja ekspanderin välistä kömpiementaarisuutta on vaikea taata. Varsinkin tasovirheet tai virheet siirto- tai tallennusvälineen taajuusvasteessa johtavat vastaavasti moninkertaistuneisiin virheisiin ekspanderin lähdössä.

Aikaisemmin on tunnettua (esim. US-patenttijulkaisut 2 558 002, 4 061 874 ja JA-patenttijulkaisu 51-20124) suurentaa käytettävissä olevaa kompressiomäärää kytkemällä sarjaan useita kompressoriasteita. Näissä tunnetuissa piireissä (ohjattu impedanssielin, diodit jne.) yksityisten asteiden kompressiosuhteet tulevat kerrotuksi keskenään, niin että tuloksena saadaan erittäin korkea kompressiosuhde ja siihen liittyvät edellä selitetyt epäkohdat. Esimerkiksi kaksi piiriä, joista toisen kompressiosuhde on 2:1 ja toi- 5 74368 sen 3:1, antavat kokonaissuhteeksi 6:1. Tuloksena oleva eks-pansiosuhde 1:6 asettaisi erittäin suuret vaatimukset siirtokanavan yhdenmukaisuudelle. Toisena seikkana ovat vaatimukset, jotka asetetaan piirille, joka aikaansaa kompressori- tai ekspanderiominaiskäyrän toteuttamisen edellyttämän vahvistuksen muutoksen. On suhteellisen helppoa tehdä piiri, joka aikaansaa vahvistuksen muuttumisen 10 dB suuruisella alueella, mutta huomattavasti vaikeampaa saada samaa piiriä toteuttamaan täsmällisiä vahvistuksen muutoksia 20 dB suuruisella alueella. Tämän vuoksi on vaikeaa muodostaa hallittua toistettavissa olevaa omi naiskäyrää kompanderijärjestelmää varten. JA-julkaisussa 51-20124 on päätelty, että sarjaan kytketyt kompressorit (ja ekspanderit) eivät sovellu high fidelity-toisto-järjestelmien k o h i n a n va i me n n u sj ä rj e s te 1 mä k s i.

Aikaisemmin tunnettua (US-patenttijulkaisut 3 902 131 ja 3 930 208) on myös kytkeä sarjaan useita kompressoriasteita, jotka toimivat toisensa poissulkevilla taajuusalueilla. Koska tällaisissa järjestelmissä kompressiosuhde ei kasva yksityiseen asteeseen verrattuna, niiden avulla ei saada aikaan kompression suurenemista.

Edellä esitetyt seikat huomioonottaen keksinnön tarkoituksena on saada aikaan suurempi kompressio- tai ekspansiomäärä, ilman että kompressiosuhde kasvaisi epäsuotavan paljon ja asettamatta liian suuria vaatimuksia vahvistuksen muuttamiseen liittyville piireille.

Keksinnön tarkoituksena on lisäksi saada aikaan suurempi ääni taa juussi gnaal ien kompressio- tai ekspansiomäärä lisäämättä epäsuotavan paljon transienttisignaal iol osuhteissa syntyviä y 1 i ty k s i ä .

Kaksoi siineaarisia piirejä lähemmin tarkasteltaessa havaitaan, että niillä on edellä lueteltujen etujen lisäksi vielä yksi etu, nimittäin että niiden avulla voidaan ratkaista 74368 suuren kompressiosuhteen ongelma ja äänisignaalipiireissä myös suurten ylitysten ongelma.

On huomattava, että lineaaristen alueiden summaus ei nosta kompressiosuhdetta näillä alueilla. Kompressiosuhde kasvaa vain sillä rajoitetulla alueella, jossa dynaamista toimintaa esiintyy. Siten on havaittu mahdolliseksi erottaa dynaamisen toiminnan alueet sillä tavoin, että saadaan haluttu kompression kokonaiskasvu samalla kuitenkaan oleellisesti muuttamatta maksimaalista kokonaiskompressio- tai ekspansio suhdetta.

Järjestelmän eräänä ominaisuutena on lisäksi, että kokonais-lopputulos on kaksoislineaarinen kaikkine siihen liittyvine etuineen. Kaksoislineaaristen laitteiden toiminnallinen porrastusmahdollisuus edustaa siten tämän laitetyypin uutta tähän asti havaitsematonta etua.

Edellä esitetyt päämäärät saavutetaan keksinnön avulla, jolle on tunnusomaista, että ensimmäistä piiriä, jolla on kaksoislineaarinen tulo-lähtöominaiskäyrä, seuraa yksi tai useampi muu piiri, jolla myös on kaksoislineaarinen ominaiskäy-rä piirien yhteisen taajuusalueen jokaisella taajuudella. Piirien kynnykset ja dynaamiset alueet on asetettu eri arvoihin piirien ominaiskäyrien välitasojen osien porrastamiseksi aikaansaamaan vahvistuksen muuttuminen suuremmalla tulon välitasojen alueella kuin missään yksityisessä piirissä ja aikaansaamaan suurempi ero pienten ja suurten tulotasojen vahvistusten välille, mutta liittyneinä maksimi-kompressio- tai ekspansiosuhteeseen, joka ei oleellisesti ylitä minkään yksityisen piirin maksimikompressiosuhdetta porrastuksen ansiosta.

Äänisignaalipiireissä, joissa on ylityksiä vaimentavia (rajoittavia) elementtejä, voidaan myös näiden kynnykset porrastaa: yhdessä tavuja seuraavan ohjauksen kynnysten porrastuksen kanssa. Pienten tasojen piirien tai asteiden 7 74368 ylityksiä pienennetään vastaavasti, jolloin useiden asteiden kokonaisylitys saadaan minimaaliseksi. Tämä on päinvastoin kuin tavanomaisissa logaritmisissa kompressoreissa, joissa luonnostaan syntyy suuria ylityksiä.

Jokaisessa piirissä voidaan aikaansaada signaalin spektrisisällön muutos, esimerkiksi pienitasoisten korkeiden taajuuksien korostus kompressorin tapauksessa. Jokaista seuraavaa astetta voi siten ohjata spektrisisällöltään progressiivisesti muuttuva signaali. Tämän etuna on monimutkaisten signaalien tapauksessa, että se levittää spektraalisesti dekoodaustoimin-nan virhemahdollisuuksia. Esimerkiksi taajuusvasteeltaan epätasaisen nauhurin tapauksessa spektraalinen siirtymispyr-kimys vähentää dekoodatun tuloksen dynamiikan ja taajuus-vasteen kokonaisvirheitä.

Seuraavassa tarkastellaan tarvittavaa porrastuksen määrää. Yksinkertaisuuden vuoksi käsitellään kahden kompressoripii-rin sarjakytkentää. Kummankin, ensimmäisen ja toisen piirin kompressiosuhde kasvaa kyseisen kynnyksen kohdalla olevasta ykkösestä maksimiarvoon ja tätä kutsutaan kompressiosuhteen nousevaksi reunaksi. Suhde putoaa tämän jälkeen ykköseen ja tätä kutsutaan laskevaksi reunaksi. Tarkkaan ottaen laskeva reuna voi lähestyä ykköstä asymptoottisesti, mutta sen voidaan käytännössä katsoa saavuttaneen arvon yksi sen saatua jonkin mielivaltaisen vähän ykkösestä eroavan arvon.

Ensimmäisen ja toisen piirin välitasojen porrastamisesta seuraa toisen piirin laskevan reunan limittyminen toisen piirin nousevan reunan kanssa. Ainakin ensimmäisenä approksimaationa kahden kynnyksen välinen ero voidaan tehdä sellaiseksi, että reunojen limittymisestä seuraava kokonaiskompres-siosuhde ei ylitä oleellisesti kummankaan yksityisen piirin maksimikompressiosuhdetta.

Jälkimmäisen piirin kynnys on edullisimmin pienempi kuin ensimmäisen piirin kynnys (useampaa kuin kahta piiriä käy- 74368 tettäessä edullisimmin jokaisella seuraavalla piirillä on progressiivisesti alhaisempi kynnys) kompressorin tapauksessa ja päinvastoin ekspanderin tapauksessa. Periaatteessa järjestys voidaan kääntää siten, että ensimmäisellä kompressoripiirillä on alempi kynnys. Useamman kuin kahden piirin tapauksissa piirien kynnystasojen järjestys voi pe-riaattessa olla sekalainen ja järjestetty mielivaltaiseen järjestykseen kunhan piirien välitasojen osat ovat asianmukaisesti porrastettuja.

Ideaalisena porrastuksena voidaan siten pitää porrastusta, jossa toisen piirin laskeva reuna limittyy toisen piirin nousevan reunan kanssa sen tasoalueen, jossa koko sarjaan kytketyssä laitteessa esiintyy dynaamista toimintaa, rajoittamiseksi mahdollisimman paljon samalla välttäen maksimaalisen kompressio- tai ekspansiosuhteen oleellista suurenemista yksityiseen laitteeseen verrattuna. Siten jos kunkin piirin maksimikompressiosuhde on esimerkiksi 2:1, kokonais-piirijärjestelyn kompressiosuhde nousee arvoon 2:1 säilyttäen tämän arvon limittymisalueen yli ja laskee takaisin ykköseen. Ideaalisesti ei siten arvoa 2:1 ylitetä lainkaan päinvastoin kuin tunnetuissa sarjaan kytketyissä kompresso-riasteissa, joissa suhteet kertautuvat arvoon 4:1.

Käytännössä optimaalisen limittymisen aikaansaaminen kaikilla taajuuksilla voi olla vaikeaa, mutta on osoittautunut, että kohtuullisen hyvää ideaalitapauksen approksimaatiota käytettäessä maksimaalista kokonaiskompressiosuhdetta voidaan estää kohoamasta liian paljon esitetyn esimerkin arvon 2:1 yläpuolelle. Käytännön piirijärjestelyssä kompressiosuhde voi ehkä kohota arvoon 2,5:1.

Alhainen maksimikompressiosuhde (esim. 1,5:1) tekee ekspan-derille helpommaksi seurata kompressoria hyvän komplemen-taarisuuden saamiseksi signaalikanavilla, joiden vahvistus ja/tai taajuusvaste ovat jossain määrin epävakaita. Alhainen kompressiosuhde kuitenkin levittää dynaamisen toiminnan laajemmalle tasoalueelle, mikä lisää alttiutta kohinamodu- 74368 9 laatiolle määrätyllä kohinanvaimennuksen pienten ja suurten tulotasojen maksimivahvistuserolla. Tästä johtuen on valittava suurien tai pienien kompressiosuhteiden aikaansaamien epäsuotavien ilmiöiden välillä. Ideaalinen kompressiosuhde riippuu siten järjestelmän ympäristöstä ja järjestelmän suunnittelun tavoitteista.

Kaksoislineaaristen asteiden porrastusmahdollisuus antaa suunnittelijalle lisämenetelmän, jolla piirikokonaisuus voidaan optimoida. Näin tehtäessä yksityisten asteiden kompres-sio-ominaiskäyrien muodot voidaan suunnitella erityisesti porrastusta silmälläpitäen. Myös piirien transienttiomi-naisuudet otetaan huomioon ja äänisignaalien kompressorei-den ja ekspandereiden ylityksenleikkauskynnyksien porrastus-mahdollisuutta on edullista käyttää, jotta tuloksena saataisiin mahdollisimman pieni kokonaisylitys.

Tunnetussa, "liukuvakaistaiseksi" kutsutussa piirityypissä, jota voidaan käyttää sekä ensimmäisessä että toisessa piirissä, muodostetaan määrätty haluttu ominaiskäyrä korkeiden äänitaajuuksien kompressio- tai ekspansiotapauksessa aikaansaamalla korkeiden taajuuksien korostus (kompressiossa) tai vaimennus (ekspansiossa) käyttämällä ylipäästösuodinta, jolla on ohjattava alarajataajuus. Signaalitason kasvaessa korkeiden taajuuksien kaistalla suotimen rajataajuus liukuu ylöspäin kaventaen korostettua tai vaimennettua kaistaa ja poistaen hyötysignaalia korostuksen tai vaimennuksen alueesta. Esimerkkejä tällaisista piireistä on US-patentti-julkaisuissa Re 28 426, 3 757 254, 4 072 914, 3 934 190 ja JA-patenttihakemuksessa 55529/71.

Edellä olevan mukaisesti kumpikin piireistä voi olla tämän kaltainen "liukuvakaistainen" piiri. Periaatteessa molempien liukuvakaistaisten piirien lepotilan rajataajuudet voivat olla erilaisia ja tätä voidaan käyttää aikaansaamaan kompressio- tai ekspansioaste, joka on jossain käsitellyn taajuuskaistan osassa suurempi kuin muualla. Kuitenkin 10 74368 keksinnön erään tärkeän kehitysmuodon mukaan rajataajuudet tehdään oleellisesti yhtäsuuriksi. Tämän etuna saadaan terävämpi erottelu taajuusalueen, johon korostus tai vaimennus kohdistetaan, ja alueen, johon sitä ei kohdisteta, välillä ja siten terävämpi erottelu alueen, jossa kohinanvaimennus-ta ei enää tapahdu johtuen merkittävän hyötysignaalin esiintymisestä, ja alueen, jossa kohinanvaimennus pysyy vaikuttavana, välillä.

Aikaisemmin tunnetaan toisaalta myös piirejä, joissa taajuus-spektri jaetaan useihin kaistoihin vastaavilla kaistanpääs-tösuotimilla ja kompressio tai ekspansio saadaan aikaan kussakin kaistassa vahvistuksensäätölaitteella (joko automaattisesti toimiva, diodityyppinen rajoitinlaite tai ohjattu rajoitinlaite) kompressorin tapauksessa ja ekspanderia varten käytetään jonkin tyyppisiä käänteisiä tai komplementaarisia piirejä. Esimerkkejä tällaista piireistä on US-patent-tijulkaisussa 3 846 719. Näiden kaistajako- tai monikaistaisten piirien etuna on eri taajuuskaistojen riippumaton toiminta ja mikäli tätä ominaisuutta tarvitaan, tällaisia piirejä voidaan käyttää keksinnön piirijärjestelyn ensimmäisessä, toisessa tai useammassa asteessa.

Periaatteessa ensimmäisestä tai toisesta piiristä jompi kumpi voi olla monikaistainen piiri ja toinen liukuvakais-tainen piiri. Tämä voi olla toivottavaa erikoistapauksessa, jossa esimerkiksi halutaan korostaa kompressio- tai ekspansioastetta kokonaistaajuuskaistan yhdessä osassa, liukuvakaistaisen piirin ja yhden tai useamman kaistajako-kanavan toimiessa taajuuskaistan tällä osalla.

Aikaisemmin tunnettua on rakentaa kaksoislineaarisia kompres-soreita ja ekspandereita, sekä liukuvakaistaisia että monikaistaisia tyyppejä, käyttämällä vain yhtä signaalitietä. Tällaiset piirit rakennetaan kuitenkin yleensä mieluimmin käyttämällä pääsignaalipiiriä, joka on lineaarinen dynaamisen alueen suhteen ja joka sisältää yhdistävän piirin, ja 11 74368 lisäpiiriä, jonka tulo on johdettu pääpiirin tulosta tai lähdöstä ja jonka lähtö on kytketty yhdistävään piiriin. Lisäpiiri sisältää rajoittimen (itsetoimivan tai ohjatun) ja rajo:tetun lisäpiirin signaali vahvistaa pääpiirin signaalia yhdistävässä piirissä kompression tapauksessa ja heikentää pääpiirin signaalia ekspansion tapauksessa. Rajoitettu lisätien signaali on pienempi kuin päätien signaali tulon dynaamisen alueen yläpäässä. Pää- ja lisäpiirit muodostuvat edullisimmin ja mukavimmin erillisiksi tunnistettavissa olevista signaaliteistä.

Tämän kaltaiset tunnetut kompressorit ja ekspanderit ovat erittäin edullisia, koska ne mahdollistavat halutunkaltaisen siirto-ominaiskäyrän muodostamisen tarkasti ja ilman suurten tasojen säröytymisen ongelmia. Vahvistukseltaan oleellisesti vakiosuuruinen pienten tasojen osa muodostetaan antamalla lisätielle kohina tason yläpuolella oleva kynnys, tämän kynnyksen alapuolella lisätie on lineaarinen. Välitasojen osa muodostuu alueesta, jossa lisätien rajoitusvaikutus alkaa osittain toimia, ja suurten tasojen osa, jossa vahvistus on oleellisesti vakio alkaa rajoittimen vaikuttaessa täydellisesti, niin että lisätien signaalin kasvu lakkaa ja siitä tulee merkityksetön päätien signaaliin verrattuna. Tulon dynaamisen alueen ylimmässä pisteessä piirijärjestelyn lähtö muodostuu käytännöllisesti katsoen vain lineaarisen, ts. dynaamisen alueen suhteen lineaarisen päätien kautta kulkeneesta signaalista. Ylityksenvaimennuksen muodostaminen soveltuu erityisen hyvin kahta tietä käyttäviin äänisignaali-piireihin.

Esimerkkejä tällaisista tunnetuista piireistä on US-patentti-julkaisuissa 3 846 719, 3 903 485 ja Re 28 426. Lisäksi tunnetaan analogisia piirejä, joilla saadaan samankaltainen lopputulos, mutta joissa lisätien ominaisuudet ovat xajoit-timen ominai suuksiin verrattuna vastakkaisia ja joissa lisä -tie heikentää päätien signaalia kompressiotapauksessa ja vahvistaa päätien signaalia ekspansiotapauksessa (US-patentti-julkaisut 3 828 280 ja 3 875 537).

74368

Mitä tahansa näistä tunnetuista kaksoislineaarisista piireistä voidaan siten käyttää keksinnön mukaisen piirijär-jestetyn ensimmäisenä ja toisena piirinä keksintöön liittyvien etujen saamiseksi ja myös toimimaan hyvänä keinona halutun porrastusmäärän toteuttamiseksi. Tämä tehdään asettamalla kahden lisätien kynnykset ja dynaamiset alueet sopivasti .

Kuten edellä on mainittu halutun muotoista kaksoislineaaris-ta ominaiskäyrää ei välttämättä tarvitse muodostaa tällä kaksitietekniikalla. Myös yhteen tiehen perustuvia vaihtoehtoja on olemassa, kuten esimerkiksi US-patenttijulkaisuissa 3 757 254, 3 967 219, 4 072 914, 3 909 733 ja JA-patentti-hakemuksessa 55529/71 on esitetty. Vaikka kyseisillä vaihtoehtoisilla piireillä ei yleensä voida saada yhtä hyviä tuloksia kuin kaksitiepiireillä ja vaikka ne saattavat olla epäkäytännöllisempiä ja siten epätaloudellisempia, näillä vaihtoehtoisilla piireillä saadaan pääpiirteissään vastaavia tuloksia. Näitä tunnettuja piirejä voidaan siten käyttää yhtenä tai useampana piirinä keksinnön mukaisessa piirijärjestelyssä. Haluttaessa ensimmäisestä ja toisesta piiristä toinen voi olla kaksitiepiiri ja toinen yksitiepiiri.

Keksintöä selitetään seuraavassa esimerkin avulla oheisiin piirustuksiin liittyen, joissa: kuvio 1 on esimerkki käyrästöstä, joka esittää komplementaarisia kaksoislineaarisia kompressio- ja ekspansio-ominais-käyriä, kuvio 2 on esillä olevan keksinnön yleispiirteitä esittävä lohkokaavio, kuvio 3 on esimerkkinä käytettävä graafinen kuvaus dynaamisen toiminnan alueista ja kuinka ne voidaan erottaa sarjaan kytketyissä kompressoreissa ja ekspandereissa, kuvio 4 on edelleen yksinkertaistettu muoto kuviosta 3, 74368 13 kuvio 5 esittää idealisoitujen ominaiskäyrien joukkoa, jotka havainnollistavat yleistä menetelmää sarjapiirien kynnysten porrastamiseksi, kuvio 6 on kaaviollinen piirikaavio tunnetusta liukuvakais-taisesta kompressorista, kuvio 7 on kaaviollinen piirikaavio tunnetusta liukuvakais-taisesta ekspanderista, kuvio 8 on kaaviollinen piirikaavio kuvioiden 6 ja 7 muunnoksesta, kuvio 9 on käyräpiirros, joka esittää keksinnön erään toteutusmuodon mukaista kahden sarjaan kytketyn kompressorin ja ekspanderin vastetta kompressiokynnyksen alapuolella, kuvio 10 on käyräpiirros, joka esittää kuvioiden 6, 7 ja 8 mukaisten tunnettujen kompressorin ja ekspanderin vastetta kompressiokynnyksen alapuolella, kuvio 11 on käyräpiirros keksinnön mukaisen kompressorin, jossa on sarjaan kytkettyjä laitteita, tulo-lähtövasteesta taajuuden funktiona, kuvio 12 on käyräpiirros tunnetun kompressorin, jossa on vain yksi laite, tulo-lähtövasteesta taajuuden funktiona, kuviot 13-15 ovat joukko testisignaalikäyriä, jotka esittävät keksinnön erään toteutusmuodon ja kuvioiden 6 ja 8 piirin liukuvakaistaista toimintaa, kuvio 16 esittää keksinnön erään toteutusmuodon ominaiskäy-rää kompressiokynnyksen alapuolella, kuvio 17 esittää kuviota 11 vastaavia ominaiskäyriä keksinnön vielä eräälle toteutusmuodolle, ja kuvio 18 esittää kuvioita 11 ja 17 vastaavia ominaiskäyriä havainnollistaen tapausta, jossa esiintyy liian voimakasta kasaantumista.

Kuviossa 1 on eritetty esimerkkinä kaksoislineaariset komplementaariset kompressio- ja ekspansiosiirto-ominaiskäyrät (tietyllä taajuudella), joissa on osoitettu (kompressiokäy-rälle) pienten tasojen osa, jossa vahvistus on oleellisesti vakio, kynnys, osa jossa dynaamista toimintaa esiintyy, loppupiste ja suurten tasojen osa, jossa vahvistus on oleellisesti vakio.

14 74368

Kuviossa 2 on esitetty esillä olevan keksinnön pääpiirteet: ensimmäinen kaksoislineaarinen kompressori 2 vastaanottaa tuloinformaation ja syöttää lähtönsä toiselle sarjaan kytketylle kaksoislineaariselle kompressorille 4, jonka lähtö on syötetty kohinaiseen informaatiokanavaan N. Sarjaan kytkettyjen kaksoislineaaristen ekspandereiden 6 ja 8 pari vastaanottaa tulon kanavalta N ekspanderille 6 ja antaa kohi-navaimennusjärjestelmän lähdön ekspanderin 8 lähdöstä. Sarjaan kytkettyjen laitteiden dynaamisen toiminnan alueet on erotettu toisistaan tai porrastettu toistensa suhteen laitteiden yhteisen taajuusalueen sisällä. Vaikkakin kuviossa on esitetty kaksi laitetta informaatiokanavan N kummallakin puolella, kysymykseen tulee kahden tai useamman laitteen käyttäminen ja keksinnössä on ajateltu käytettäväksi kahta tai useampaa sarjaan kytkettyä kaksoislineaarista kompressoria tai ekspanderia. Komplementaariseksi kohinanvaimennus- O- järjestelmäksi muodistettuna keksinnössä käytetään yhtä monta sarjaan kytkettyä kaksoislineaarista kompressoria ja ekspanderia. Määrätyillä ominaisuuksilla varustettujen kompres-soriasteiden järjestys käännetään ekspanderin tapauksessa. Esimerkiksi ekspanderin viimeinen aste ja kompressorin ensimmäinen aste ovat komplementaarisia kaikilta ominaisuuksiltaan eli jatkuvan tilan ja ajasta riippuvan dynaamisen vasteen suhteen (taajuus-, vaihe- ja transienttivasteen suhteen kaikilla signaalitasoilla ja kaikissa dynaamisissa tiloissa).

Kuviossa 3 on esitetty esimerkkinä graafinen esitys kahden kaksoislineaarisen laitteen erottamisesta tai porrastamisesta. Kuvio esittää kompressiosuhdetta tulevan amplitudi-tason (vaaka-akseli) funktiona määrätyllä taajuudella toimivalle kompressorille tai ekspanderille. Käyrät on selvyyden vuoksi esitetty idealisoidussa muodossa, käytännössä käyrät ovat US-patenttijulkaisuissa 3 846 719 ja Re 28 426 esitettyjen A-tyypin ja B-tyypin kohinanvaimennusjärjestelmien käytännön toteutuksissa jossain määrin epäsymmetrisiä.

i 74368 15 Käyrä 12 liittyy toisen kompressorin tai ekspanderin (suuren tason aste), dynaamiseen toimintaa. Käyrä 10 kuuluu toiseen kompressoriin tai ekspanderiin pienen tason aste), jolla on eri dynaamisen toiminnan alue. Jos suuren tason aste on ensimmäisenä kompressoreiden sarjakytkennässä (toisena ekspandereiden sarjakytkennässä), käyrä 12 esittää ensimmäisen (kompressori-) asteen kompressiosuhteen vaihtelua ensimmäiseen asteeseen tulevan tason funktiona ja käyrä 10 esittää toisen (kompressori-) asteen kompressiosuhteen vaihtelua ensimmäiseen asteeseen tulevan tason funktiona. Ylemmät käyrät liittyvät kompressoreihin ja alemmat ekspande-reihin. Tässä esimerkissä toiminta-alueet tuloamplitudita-son funktiona ovat erillään siten, että kahden käyrän kertolaskun tuloksena saadaan kokonaisominaiskäyrä, jonka kompressio- tai ekspansiosuhde ei ylitä arvoa 2:1 (1:2) laitteiden maksimikompressiopisteiden 10b ja 12b (10a ja 12h) välillä.

Siten kahden laitteen sarjakytkennästä huolimatta toiminnan reuna-alueet pysyvät edelleen muuttumattomina, maksimi-kompressiosuhde ja maksimiekspansiosuhde eivät kasva yksityisten laitteiden arvoja suuremmiksi ja yhden ainoan kak-soislineaarisen laitteen edut säilyvät. Tämän vuoksi sarjaan kytkettyjen laitteiden aiheuttamien dynaamisen toiminnan alueella esiintyvien virheiden ei tarvitse ylittää yhden ainoan laitteen arvoja.

Useimmissa kaksoislineaarisissa laitteissa kiinteät reuna-alueet, joissa vahvistus on vakio, määrätään kiinteiden en-nalta-aseteltujen piirielimien kuten vastusten ja konden-saattoreiden avulla, jotka ovat luonnostaan stabiileja eivätkä voi aiheuttaa dynaamisia virheitä, aaltomuodon vääristymistä tai vastaavaa. Siten piirien dynaamisesti aktiiviset osat voivat aiheuttaa signaalivirheitä vain toiminnan siir-tymäalueella lineaaristen vakiovahvistusalueiden välissä.

On huomattava, että kuvion 3 esityksessä tavanomaisen logaritmisen kompressorin tai ekspanderin dynaaminen toiminta 16 74368 näkyy vaakasuuntaisena suorana. Esimerkiksi suora 13 on 2:1 kompressorin ominaiskäyrä ja suora 11 on 1:2 ekspande-rin ominaiskäyrä. Tämän analyysin perusteella on selvää, että tällaisten laitteiden toimintaa ei voida millään tavalla erottaa tai porrastaa.

Analyysiä varten ja ensimmäisen approksimaation saamiseksi tarvittaville kynnystasoille optimaalisen porrastuksen aikaansaamiseksi keksinnön mukaisesti on hyödyllistä vielä enemmän idealisoida kuviota 3. Oletetaan siten, että jokainen kompressori (ja ekspanderi) saavuttaa maksimikompres-siosuhteensa välittömästi kynnystason kohdalla ja säilyttää tämän suhteen kunnes loppupiste saavutetaan korkeammalla tasolla, jossa dynaaminen toiminta loppuu äkillisesti. Tällöin kompressorien ja ekspanderien jono kuvautuu kuvion 3 mukaisesti esitettynä vierekkäisinä suorakulmaisina käyrinä kuten kuviossa 4 on esitetty. Esimerkissä on kolme ominaisuuksiltaan kaksoislineaarista kompressoria ja ekspan-deria kytketty sarjaan. Pienen tason laitteella, jona on edullisimmin kolmas kompressori (ensimmäinen ekspanderi), on pienin kynnys T^, joka on esitetty kohdassa -62 dB, ja loppupiste kohdassa -46 dB, joka on välitason asteen kynnys Tj. Välitason asteen loppupiste Fj on kohdassa -30 dB, joka on suuren tason asteen kynnys T^. Suuren tason asteen loppupiste F^ on kohdassa -14 dB. Kaikkien tasojen ver-tailutasona on koko järjestelmän tulo. Lisäksi on oletettu, että jokaisen asteen vahvistus on 8 dB ja maksimikompres-siosuhde 2:1.

Kuviossa 5 on esitetty idealisoidut ominaiskäyrät (koko järjestelmän tulon ja lähdön riippuvuus) kompressiolle, joka perustuu kuvion 4 esimerkkiin (peilisymmetriset ekspansio-käyrät on jätetty selvyyden vuoksi esittämättä). Piirustuksessa on esitetty kuinka jokaisen asteen dynaaminen toiminta tapahtuu naapurina olevan asteen toiminnan vieressä siten, että tuloksena on kokonaiskompressiosuhde 2:1 samalla kun saadaan 24 dB kompressio.

74368 17

Kuvioista 4 ja 5 tehtävien havaintojen perusteella saadaan yksi ainoa yhtälö, joka esittää tietyn asteen kynnystason T, loppupisteen F, maksimikompressiosuhteen C ja vahvistuksen välisen riippuvuuden: T = F - --— Tätä yhtälöä käyttämällä jokaisen asteen kynnystaso voidaan määrätä riittävän tarkkana likiarvona iteratiivisella menetelmällä. Jos esimerkiksi halutaan kokonaisloppupisteeksi -14 dB asteen vahvistuksen ollessa 8 dB ja maksimikompressiosuhteen ollessa 2, yhtälö osoittaa, että suuren tason kynnys on -30 dB. Tätä arvoa käytetään tämän jälkeen vä-litason asteen loppupisteenä joka määrää asteen kynnykseksi -46 dB jne. Siten tässä analyysissä jokaista astetta verrataan edellisen asteen tulokseen. Kuitenkin laskettu kynnys on kokonaiskynnys, jonka vertailukohtana on sarjakyt-kennän tulo. Määrätyn piirin omaan tuloon verrattuna kynnys saadaan ottamalla huomioon tähän pisteeseen asti kertynyt signaalivahvistus. Esimerkiksi kuvion 5 pienimmän tason asteen kynnys on -46 dB asteen tuloon verrattuna.

Yhtälöstä voidaan myös ratkaista loppupiste F, kompressiosuhde C tai vahvistus G. Suunnittelija voi siten määrätä piiriparametrit suunnittelun tavoitteisiin perustuen. Näihin tavoitteisiin voi sisältyä vaatimukset, että pienimmän tason kynnyksen on oltava kohinan pohjatason yläpuolella, että suurimman tason loppupisteen on oltava tarpeeksi alhaalla mahdollistamaan ylityksensuojauksen käyttö ja että maksimaalinen kokonaiskompressiosuhde ei ylitä määrättyä arvoa.

Käytännön piireissä kynnys ja loppupiste eivät aina ole selvästi määrättävissä olevia pisteitä kuten edellä olevassa analyysissa. Kuten johdannossa on todettu, alueet, joissa ominaiskäyrän välitasojen osa yhtyy pienten tasojen ja suurten tasojen osiin, voivat olla loivia tai jyrkkiä riippuen piirien ominaisuuksista, jotka ohjaavat dynaamista toimintaa.· Siten käytännössä toisen piirin kynnysalue limittyy 18 74368 toisen piirin loppupistealueen kanssa.

Edellä olevaa yhtälöä ja kuviota 5 tutkittaessa havaitaan, että 2:1 kompressiosuhteen erikoistapauksessa asteiden vahvistukset saavat aikaan puolet kynnysporrastuksesta ja että toinen puoli on aikaansaatava ohjauselementin muuttuneella toimintapisteellä ja/tai ohjausvahvistimen vahvistuksella (suurempi vahvistus alemmalla kynnyksellä). Samoin kompressiosuhteilla 1,5:1 ja 3:1 porrastuksesta 1/3 ja vastaavasti 2/3 saadaan aikaan asteiden vahvistuksilla ja 2/3 ja vastaavasti 1/3 porrastuksesta on aikaansaatava ohjauspiireillä.

Sekä kuviossa 1 että kuviossa 5 taso 0 dB on nimellinen maksimitaso tai vertailutaso. Käytännössä 0 dB tason yläpuolelle on varattu noin 10-20 dB alue.

Kuten aikaisemmin on mainittu, tavallisesti on edullisinta sijoittaa kompressoriketjussa suuren tason aste ensimmäiseksi ja pienen tason aste viimeiseksi. Kuitenkin myös käänteinen järjestys on mahdollinen. Käänteisessä tapauksessa ensimmäisen asteen ohjausvahvistimessa tarvitaan suuri vahvistus vaaditun alhaisen kynnyksen saavuttamiseksi. Tämä alhainen kynnys on tällöin voimassa myös signaaleilla, joiden taso on suuri, mikä tunnettujen liukuvakaistaisten järjestelmien tapauksessa johtaa tavallisesti koko järjestelmän huonoihin kohinamodulaatio-ominaisuuksiin. Tässä käänteisessä järjestelyssä jokaisella asteella on oltava riittävä ohjausvahvistimen vahvistus kyseiselle asteelle vaaditun kynnyksen saavuttamiseksi. Lisäksi jokainen kynnys on oleellisesti kiinteä ja riippumaton muiden asteiden toiminnasta. Tämä seuraa siitä, että jokaisen aikaisemman asteen signaalivahvistus on laskenut oleellisesti ykköseen vastaavan seuraavan asteen kynnys saavutettaessa. Optimaaliseen porrastukseen vaadittavat kynnykset lasketaan käänteisessä tapauksessa samalla tavalla kuin edellisessä tapauksessa. Kuitenkin kunkin asteen omaan tuloonsa verratusta kynnyksestä tulee sama kuin kokonaiskynnyksestä.

19 74368 Päinvastoin kuin käänteisessä tapauksessa parhaana pidetyssä järjestelyssä (jossa suuren tason aste on ensimmäisenä kompressioketjussa ja pienen tason aste viimeisenä) asteiden vahvistukset ja kynnykset vaikuttavat hyödyllisellä tavalla toisiinsa. Myöhempien asteiden kynnykset määräytyvät osittain edellisten asteiden signaalivahvistuk-sista. Siten kaksiasteisessa järjestelmässä, jossa pienten tasojen vahvistus on 10 dB astetta kohti, toisen asteen ohjausvahvistimen vaadittu vahvistus laskee 10 dB ensimmäisen asteen pienten tasojen signaalivahvistuksen ansiosta. Tasoltaan korkean signaalin esiintyessä ensimmäisen asteen 10 dB vahvistus häviää ja pienen tason asteen kynnys nousee tehollisesti 10 dB. Liukuvakaistaisissa kompan-dereissa tämä parantaa kohinavaimennustoiminnan kohinamo-dulaatio-ominaisuuksia.

Parhaana pidetyssä järjestelyssä kaikkien edellisten asteiden vahvistukset ovat täysin vaikuttavia kunkin seuraavan asteen kynnykseen asti. Siten päinvastoin kuin edellä selitetyssä järjestykseltään käännetyssä järjestelmässä parhaana pidetyssä järjestelyssä käytetään parhaiten hyväksi yksityisten asteiden vaikuttavat signaalivahvistukset. Nimittäin: 1. Erittäin pienitasoisissa (kynnyksen alapuolella) sig-naalitiloissa jokaisen asteen ohjausvahvistimen vahvistus-vaatimus pienenee määrällä, joka on yhtä suuri kuin kaikkien edellisten asteiden kertautunut signaalivahvistus. Kuvion 5 esimerkissä alimman tason asteen ohjausvahvistimen vahvistusvaatimus -62 dB kynnyksen saavuttamiseksi on siten 16 dB pienempi kuin mitä vaadittaisiin, jos aste toimisi yksinään tai edellä selitetyssä käänteisessä järjestelmässä. Vastaavasti välitasojen asteen vahvistimen vahvistus on 8 dB pienempi, mikä johtaa erittäin taloudellisiin piireihin.

2. Saadaan signaalista riippuva muuttuvan kynnyksen toi- 20 74368 minta, joka yhdessä liukuvakaistaisten asteiden kanssa pienentää kohinamodulaatioilmiötä. Alhaisen tason asteiden teholliset kynnykset suurenevat kasvavasti signaalitason kasvaessa tietyllä taajuudella. Suurilla signaalitasoilla (siirto-ominaiskäyrän suurten tasojen lineaarisella osalla) pienimmän tason asteen tehollinen kynnys nousee tason, joka vastaa kaikkien asteiden pienten tasojen (kynnyksen alapuolella) vahvistuksia tähän pisteeseen asti. Kuvion 5 esimerkissä pienimmän tason kynnys, normaalisti -62 dB pienitasoisessa signaalitilassa, kohoaa siten 16 dB arvoon -46 dB suuritasoisessa signaalitilassa. Vastaavasti väli-tason asteen kynnys kohoaa arvoon -38 dB.

Keksinnön ensimmäisessä käytännön toteutusmuodossa, jossa käytetään liukuvakaistaisia laitteita, kuvion 2 kompressori 2 ja ekspanderi 8 ovat oleellisesti US-patenttijulkaisussa Re 28 426 esitetyn mukaisia standardi B-tyypin liukuvakaistaisia laitteita, jolloin kompressorin 4 ja ekspanderin 6 vasteominaiskäyriä on muutettu. On havaittu, että kasetti-nauhojen kehittämällä kohinalla saadaan käyttökelpoinen tulos, kun jälkimmäisellä laitteella (kompressiotoiminta-muodossa) on porrastetun tuloamplituditasovasteen lisäksi rajataajuus, joka on kaksi tai kolme oktaavia alhaisempi standardi B-tyypin laitteeseen verrattuna. Täsmällisemmin toisen laitteen kynnystasoja on alennettu sekä tavuja seu-raavan suodinrajoittimen että ylityksenvaimennusrajoitti-men osalta porrastuksen aikaansaamiseksi ja kiinteän suotimen rajataajuutta on pienennetty kahdesta kolmeen oktaavia.

B-tyypin piirin yksityiskohtia on esitetty kuvioissa 6, 7 ja 8, jotka ovat samoja kuin US-patenttijulkaisun Re 28 426 kuviot 4, 5 ja 10. Mainitussa julkaisussa on esitetty piirien muita yksityiskohtia, niiden toimintaa ja teoriaa. Seuraava kuvioiden 6, 7 ja 8 selitys on otettu US-patenttijulkaisusta Re 28 426.

. r* 21 74368

Kuvion 6 piiri on suunniteltu erityisesti sisällytettäväksi kuluttajatasoiseen nauhuriin, jolloin stereonauhuriin tarvitaan kaksi tällaista laitetta. Tulosignaali syötetään navasta 10 emitteriseuraaja-asteelle 12, joka aikaansaa pieni-impedanssisen signaalin. Tämä signaali syötetään toisaalta vastuksen 14 muodostaman suoraan läpikulkevan pää-signaalitien kautta lähtönapaan 16 ja toisaalta lisätien kautta, jonka viimeisenä elementtinä on vastus 18, joka on myös kytketty napaan 16. Vastukset 14 ja 18 summaavat pää- ja lisäteiden lähdöt vaaditun kompressiolain aikaansaamiseksi.

Lisätie sisältää kiinteän suotimen 20, ohjattavan suotimen 22, johon sisältyy FET 24 (nämä muodostavat suodinra-joittimen) ja vahvistimen 26, jonka lähtö on kytketty kak-soisdiodirajoittimelle tai leikkaimelle 28 ja vastukseen 18. Epälineaarinen rajoitin vaimentaa lähtösignaalin ylitykset äkillisesti nousevilla tulosignaaleilla. Vahvistin 26 nostaa lisätiensignaalin sellaiselle tasolle, että pii-diodeista muodostuvan rajoittimen tai ylityksenvaimenti-men 28 ominaiskäyrän mutka vaikuttaa oikealla signaalita-solla transienttiolosuhteissa. Ylityksenvaimentimen tehollinen kynnys on hieman tavuja seuraavasti ohjautuvan suo-dinrajoittimen kynnyksen yläpuolella. V(astusten 14 ja 18 suhde on valittu siten, että lisätien signaalille saadaan vaadittu kompesoiva vaimennusaste.

Vahvistimen 26 lähtö on kytketty myös vahvistimelle 30, jonka lähtö tasasuunnataan germaniumdiodeilla 31 ja integroidaan tasoitussuotimella 32 ohjausjännitteen saamiseksi FETille 24.

Laitteessa on käytetty kahta yksinkertaista RC-suodinta joskin myös vastaavia LC- tai LCR-suotimia voitaisiin käyttää. Kiinteä suodin 20 aikaansaa rajataajuuden 1700 Hz, jonka alapuolella kompressio pienenee. Suodin 22 käsittää sar-jakondensaattorin 34 ja rinnakkaisvastuksen 36, joita seuraa 22 74368 sarjavastus 38 ja FET 24, jonka source-draintie on kytketty rinnakkaisvastukseksi. Lepotilassa, jolloin FETin 24 hilalla on nollasignaali, FET on estotilassa ja edustaa oleellisesti ääretöntä impedanssia. Tällöin vastus 38 voidaan jättää huomioonottamatta. Suotimen 22 rajataajuus on siten 800 Hz, joka kuten havaitaan on huomattavasti kiinteän suotimen 20 rajataajuuden alapuolella.

Kun hilalla oleva signaali kasvaa riittävästi siten, että FETin resistanssi laskee esim. lk Ω alapuolelle, vastus 38 kytkeytyy tehollisesti vastuksen 36 rinnalle ja raja-taajuus kasvaa kaventaen merkittävästi suotimen päästö-kaistaa. Rajataajuuden kasvu on luonnollisesti progressiivista.

FETin käyttö on käytännöllistä, koska laite toimii sopivalla rajoitetulla signaaliamplitudialueella oleellisesti lineaarisena vastuksena (kummallekin signaalin napaisuudelle), jonka resistanssiarvon määrää hilalla oleva ohjausjännite.

Vastus 36 ja FET on kytketty lämpötilakompensointia varten olevan germaniumdiodin 48 sisältävän jännitteenjakajan aseteltavaan väliottoon 46. Väliotto 46 mahdollistaa suotimen 22 kompressiokynnyksen asettelun.

Vahvistin 26 muodostuu komplementaarisista transistoreista, jotka antavat suuren tuloimpedanssin ja alhaisen lähtöim-pedanssin. Koska vahvistin syöttää dlodirajoitinta 28, tarvitaan äärellinen lähtöimpedanssi, jonka muodostaa kytkentävastus 50. Diodit 28 ovat kuten todettiin piidio-deja ja niillä on jyrkkä kynnys 0,5 V kohdalla.

Rajoittimen ja siten vastuksen 18 signaali voidaan oiko-sulkea maahan kytkimellä 53, kun kompressori halutaan kytkeä pois toiminnasta.

Vahvistimena 30 on NPN transistori, jonka emitteri on varustettu aikavakiopiirillä 52, joka suurentaa vahvistusta 74368 23 suurilla taajuuksilla. Voimakkat korkeat taajuudet (esim. symbaalin isku) johtavat siten kaistan, jossa kompressiota tapahtuu, nopeaan kaventamiseen signaalit) vääristymisen estämiseksi.

Vahvistin on kytketty tasoitussuotimeen 32 tasasuuntausdio-din 31 kautta. Suodin sisältää sarjavastuksen 54 ja rin-nakkaiskondensaattorin 56. Vastus 54 on ohitettu piidio-dilla 58, joka mahdollistaa kondensaattorin 56 nopean varautumisen, jolloin saadaan suuri säädön nousunopeus ja siihen liittyneenä hyvä tasoitus jatkuvassa tilassa. Kondensaattorin 56 jännite on syötetty suoraan FETin 24 hilalle.

Kuviossa 7 on esitetty komplementaarisen ekspanderin täydellinen kytkentäkaavio, jota ei kuitenkaan tarvitse selittää yhtä täydellisesti, koska piiri on samanlainen kuin kuvion 6 piiri. Komponenttiarvot on siten jätetty suurimmaksi osaksi esittämättä kuviossa 7.

Kuviot 6 ja 7 eroavat seuraavalla tavalla:

Kuviossa 7 lisätien tulo on johdettu lähtönavasta 16a, vahvistin 26a on invertoiva ja vastuksien 14 ja 18 summaa-mat signaalit on syötetty emitteriseuraajan 12 tuloon (kannalle), jonka lähtö (emitteri) on kytketty napaan 16a. Pieni-impedanssisen ohjauksen saamiseksi tulonapa 10a on kytketty vastukseen 14 emitteriseuraajan 60 kautta. Etu-jännitteen pääseminen ekspanderiin on estettävä sopivilla toimenpiteillä.

Vahvistin 26a on tehty invertoivaksi ottamalla lähtö toisen transistorin PNP emitteriltä kollektorin sijasta. Tähän muutokseen sisältyy 10 k Ω vastuksen 62 (kuvio 6) siirtäminen kollektorilta emitterille (kuvio 6), mikä automaattisesti antaa sopivan lähtöimpedanssin rajoittimen 24 74368 ohjaamiseksi. Vastus 50 on siten jätetty pois kuviosta 7.

On huomattava, että täydellistä kohinanvaimennusjärjestelmää viritettäessä on tärkeää saada yhtä suuret signaali-tasot transistoreiden 12 emittereille sekä kompressorissa että ekspanderissa. Mittauspisteet M on esitetty kytketyiksi näihin emittereihin.

Kuviossa 8 on esitetty edullisena pidetty piiri, joka korvaa kuvioissa 6 ja 7 napojen A, B ja C välisen piirin. Kun FET 24 joutuu estotilaan, toinen RC-piiri 22 ei vaikuta toimintaan ja ensimmäinen RC-piiri 20 määrää tällöin lisä-tien vasteen. Parannetulla piirillä voidaan yhdistää edut, jotka seuraavat vain yhden RC-piirin käyttämisestä lepotilassa kaksiportaisen RC-suotimen 12 dB/oktaavi vaimennus-ominaisuuksiin signaalitilassa.

Käytännön piirissä, jossa käytetään MPF 104 FETtejä, 39 k Ω vastus 36a tarvitaan aikaansaamaan FETin kuormitukseksi äärellinen source-impedanssi. Tällä tavoin kompressiosuhde pysyy kaikilla taajuuksilla ja tasoilla maksimiarvon noin 2 alapuolella. Parannetun piirin 39 k Ω vastuksella 36a on sama kompressiosuhdetta rajoittava tehtävä kuin kuvioiden 6 tai 7 piirin vastuksella 36. Lisäksi vastus muodostaa pientaajuustien signaalille.

Kuten edellä on mainittu esillä olevan keksinnön ensimmäisessä käytännön toteutusmuodossa kuvion 2 kompressorina 4 ja ekspanderina 6 käytetään kuvioissa 6, 7 ja 8 esitetyn tyyppisiä laitteita, joilla on muunnetut ominaiskäyrät. Muutettu rajataajuus ja alennettu kynnys saadaan aikaan muuttamalla kiinteän suotimen (kuvion 6 kiinteä suodin 20) ominaisuuksia ja myös ohjausvahvistimen vahvistusta muuttamalla sen esikorostusominaisuuksia (vahvistimen 30 emitterin aikavakiopiiri 52 kuviossa 6). Ylityksenvaimentimen kynnystä alennetaan tuomalla sopivat etujännitteet (myötäsuunnas-sa) diodeille 28. Ohjattavan suotimen (kuvioiden 6 ja 8 25 74368 ohjattavan suotimen 22) impedanssit jätetään yleisesti muuttamattomiksi, jotta säilytettäisiin sovitus käytettävissä olevien jännitteellä ohjattujen piirielinten.ominaisuuksiin. Sopiva muutos kuvioissa 6, 7 ja 8 esitettyyn B-tyypin liukuvakaistaiseen piiriin on muuttaa kiinteän suotimen 20 3,3 k Ω vastuksen arvoksi 18 kΩ sen rajataajuuden alentamiseksi kahdesta kolmeen oktaavia. Ohjausvahvis-timen vahvistuksen suurentamista varten vahvistimen 30 emit-terin aikavakiopiirin 52 kondensaattorin arvo nostetaan arvosta 0,15 ^.uF arvoon 0,60 ^uF (tai arvosta 0,1 ^uF arvoon 0,4 ^,uF, mikäli käytetään ehdotettua arvoa 0,1 ^uF) . Pii-diodeille 28 asetetaan etujännitteet + 1/4 V myötösuuntaan, mikä alentaa ylitystenrajoitustasoa useilla desibeleillä.

Ohjattavalla suotimella 22 on lepotilan ohjausjännitteen seurauksena päästösuotimen ominaisuudet ja siten kokonais-rajataajuus alenee kahdesta kolmeen oktaavia. Ohjausvahvis-timen 30 emitteripiirin kondensaattorin arvon suurentaminen suurentaa vahvistimen vahvistusta kaikilla taajuuksilla. Kuten edellä sekä US-patenttijulkaisussa Re 28 426 on selitetty ohjausjännitteen (joka saadaan vahvistimelta 30, tasasuuntaajalta 31 ja tasoitussuotimelta 32) kasvaessa ohjattavan RC-suotimen 22 rajataajuus kasvaa. Siten piirin 52 suuremmilla kapasitanssiarvoilla ohjattava suodin reagoi siirtymällä taajuuden suhteen ylSsp-äin lepoarvostaan pie-nempitasoisten signaalien vaikutuksesta siten porrastaen tasovastetta tai kynnystä muuntamattomaan B-tyypin piiriin verrattuna.

Tasovastetta voidaan porrastaa ohjausvahvistimen emitteri-verkon muuttamisen lisäksi monilla tavoilla. Muita mahdollisuuksia ovat ohjauselementin etujännitteen muuttaminen, ohjausjännitteen vahvistuksen muuttaminen muulla tavoin, suodintien ja ohjaussignaalin muodostavan tien signaalitaso-jen muuttaminen toistensa suhteen jne.

Tietyt kuvioiden 6, 7 ja 8 piirien yksityiskohdat ovat ke- 26 7 4 3 6 8 hittyneet vuosien varrella ja piirin nykyaikaisempia muotoja on julkaistu ja ne ovat alalla tunnettuja. Viittausta US-patenttijulkaisun Re 28 426 piiriin on käytetty esityksen helpottamiseksi.

Kuvio 9 esittää todellista rekisteröintikäyrää kahden sarjaan kytketyn kompressorin vasteesta kompressiokynnyksen alapuolella ensimmäisen kompressorin ollessa muutettu edellä selitetyllä tavalla. Myös ekspanderin vaste on esitetty. Kuviota voidaan verrata kuvioon 10 (joka on US-patenttijulkaisun Re 28 426 kuvio 12), joka esittää todellista rekisteröinti-käyrää kuvioiden 6, 7 ja 8 mukaisen yhden kompressorin tai ekspanderin vasteesta kompressiokynnyksen alapuolella.

Kuvio 11 on rekisteröintipiirros sarjaan kytkettyjen kompres-soreiden tulo-lähtövasteesta taajuuden funktiona. Vasteiden kuvaajia tarkasteltaessa käyrissä havaitaan kaksi dynaamista aluetta, jotka osoittavat kaksi porrastettua toiminta-aluetta. Vaikkakin dynaamisten alueiden erottumisesta käyrissä on hyötyä laitteiden porrastetun toiminnan havainnollistamiseksi, käytännössä on edullisinta, että käyrät ovat mahdollisimman tasaisia ilman selvästi havaittavia dynaamisia alueita tai "mutkia". Yhdensuuntaiset viivat A ja B on piirretty kynnysalueiden kautta: viiva A liittyy standardi-piiriin ja B muunnettuun piiriin. Näitä käyriä voidaan verrata kuvioon 12 (joka on US-patenttijulkaisussa Re 28 426), johon on piirretty samanlaiset vastekäyrät yhdelle muunta-mattomalle B-tyyppiselle liukuvakaistaiselle kompressorille. Kuvio 11 osoittaa, että sarjalaitteista muodostuva kompressori aikaansaa oleellisesti kaksi kertaa suuremman kompression, joka on jakautunut suuremmalle taso- ja taajuusalueelle.

Toimiinnaltaan porrastettujen sarjaan kytkettyjen laitteiden muuttuvakaistäinen toiminta ilmenee parhaiten kuvioista 13 ja 14, jotka esittävät mainittujen sarjaan kytkettyjen kompressoreiden piirturilla rekisteröityä testisignaalivas- 74368 tetta. Kuviota voidaan verrata kuvioon 15 (joka on US-patenttijulkaisun Re 28 426 kuvio 15), joka on todellinen käyrärekistercinti, joka on saatu kivion 6 piiristä, johon on sisällytetty kuvio 3. Muuttuvakaistai-nen toiminta on esitetty piirtämällä kompressorin taajuus-vaste pienitasoisen testisignaalin avulla (jonka taso on kompressorin kynnyksen alapuolella) suuritasoisen signaalin läsnäollessa. Testisignaali ilmaistaan kompressorin lähdössä seurantasuotimen avulla. Suuritasoinen signaali saattaa kompressorin piirit toimintaan ja saadut kuvaajat esittävät vaikutuksen suotimen rajataajuuteen.

Kuvio 13 esittää vastetta testisignaalille sen tason ollessa -65 dB ja signaalitaajuuksille, joiden tasot vaihtelevat -28 dB alapuolelta +10 dB asti. Kuvio 14 esittää 500 Hz signaalitaajuutta, jonka tasot vaihtelevat -34 dB alapuolelta +10 dB asti.

Keksinnön eräässä toisessa käytännön toteutuksessa, jolla saadaan parannettu toiminta, kuvion 2 kompressori 2 ja ekspanderi 8 ovat molemmat standardi B-tyypin laitteen muunnoksia. Molempien sarjalaitteiden rajataajuuksia on alennettu kahdella oktaavilla jyrkästi nousevien pienten tasojen vas-teominaisuuksien aikaansaamiseksi. Dynaamisen toiminnan porrastus on saatu aikaan alentamalla jälkimmäisen (kompressori toimintamuodossa) laitteen (sekä tavujaseuraavan ohjauksen että ylityksenvaimennuksen) kynnyksiä.

Keksinnön eräänä ominaisuutena ja käyttökelpoisena etuna on, että yksityisten piirien taajuusvasteet saadaan yhdistetyiksi. Erittäin terävästi nouseva kohinanvaimennuksen omi-naiskäyrä saavutetaan haluttaessa käyttämällä piirejä, joilla on sama pienten tasojen (lepotilan) taajuusvasteen ominais-käyrä.

Siten parannetussa toteutusmuodossa saadaan valitsemalla samanlaiset suodinominaiskäyrät, jotka ovat noin kaksi oktaavia standardi B-tyypin laitteen alapuolella, ominaiskäyrä, joka

I I

28 74368 kohoaa nopeasti noin 300 Hz yläpuolella. Järjestelmällä voidaan siten saavuttaa oleellisesti kohinan pienentymistä kriittisellä 300 Hz - 2 kHz alueella, jolla nauhakohina erottuu, kun 2 kHz yläpuolella oleva kohina on vaimennettu. Nauhakohinan osuus kuultavasta kohinasta noin 300 Hz alapuolella on mitättömän pieni. Aikaansaamalla vain minimaalisen pienen kohinanvaimennuksen 300 Hz alapuolella järjestelmässä vältetään signaalin perustaajuuksien käsittely ja saadaan parempi järjestelmän komplementaarisuus käytännön nauhureissa, joissa voi olla esimerkiksi äänipäiden epätasaisuuksista tai vastaavista johtuvia taajuusvastevirheitä. Lisäksi pientaajuisten signaalien kompressiota välttämällä järjestelmän yhteensovitettavuus paranee, koska pientaajuisten signaalien korostamisesta seuraisi häiritsevää jyrinää ja bassojen korostumista, kun koodattuja nauhoja toistetaan järjestelmissä, joissa ei ole komplementaarisia ekspande-reita.

Kuvioihin 6 ja 8 palaten nyt tarkastellun käytännöllisen toteutusmuodon molemmissa sarjalaitteissa on kiinteän suotimen 20 vastus muutettu arvosta 3,3 k Ω arvoon 13 k Ω, mikä aikaansaa suotimien 20 ja 22 kokonaisalarajataajuuden siirtymisen noin kaksi oktaavia alaspäin arvoon noin 375 Hz. Toisessa laitteessa ohjausvahvistimen 30 emitteripiirin 52 kondensaattorin arvoa on suurennettu kertoimella noin 4 kuten edellä tarkastellussa toteutusmuodossa. Tämä aikaansaa kynnystasojen porrastumisen noin 10-15 dB (riippuen signaalin tasosta ja taajuudesta). Diodirajoitinpiiriin 28 tuodaan asiaankuuluva etujännite ylityksenvaimennustason alentamiseksi .

Viimeksi selitetyn käytännön toteutusmuodon eräässä muunnoksessa suotimen 22 kondensaattori 34 voidaan suurentaa arvoon 0,01 ^,uF yksiköiden ominaisuuksien yhdenmukaisuuden ja kohinamodulaatio-ominaisuuksien parantamiseksi. Tässä tapauksessa johtuen kiinteän suotimen 20 ja ohjattavan suotimen 22 oleellisesti yhtä suurista aikavakioista järjestely vastaa ohjattavaa suodinta, jolla on yksi napa, ja kiin- 29 74368 teä suodin voidaan jättää pois. Tässä tapauksessa vastus 36a (jonka arvo on 47 kfi B-tyypin piirien uusissa muodoissa) on kytketty FETin 24 source-draintien rinnalle aikaansaamaan lepotilan rajataajuudeksi noin 375 Hz. Kiinteä suodin on kuitenkin suotavaa jättää edelleen suuren tason piiriin, niin että piiri voidaan kytkeä toimimaan tavallisena B-tyypin piirinä.

Käytännöllisenä seikkana on huomattava, että kulutustuotteet, jotka sisältävät jonkin edellä selitetyistä parannetuista järjestelmistä, ovat yhteensopivia olemassa olevien koodaa-mattomien ja B-tyypin mukaisesti koodattujen ohjelmalähteiden (esim. nauhat ja FM yleisradiolähetykset) kanssa. Parannettuihin järjestelmiin sisältyy tavallinen B-tyypin laite ja ne voidaan siten kytkeä toimimaan B-tyypin laitteina täyden yhteensopivuuden saavuttamiseksi. Toisaalta parannetun järjestelmän mukaisesti koodattujen äänitettyjen nauhojen tullessa saataville olemassa olevissa B-tyypin kulutus järjestelmissä voidaan havaita korkeiden äänien informaatio liian voimakkaana tai "kirkkaana", mitä voidaan käsitellä asettelemalla korkeiden äänien säädintä samalla tavalla kuin kohinanvaimennuslaitteilla varustamattomissa kulutta-jajärjestelmissä käsitellään B-tyypin mukaan koodattuja ohjelmalähteitä.

US-patenttijulkaisussa Re 28 426 esitetyn standardi B-tyypin piirin kompressiosuhde on noin 2:1. Tämä kompressiosuhde on osoittautunut hyväksi käytännön valinnaksi kuluttajata-soisiin kasettinauhurikompanderijärjestelmiin. Edellä selitettyjen toteutusmuotojen sarjaan kytketyissä piireissä jokainen piiri säilyttää maksimikompressiosuhteena noin 2:1 ja sarjapiirien kokonaisyhdistelmän maksimikompressiosuhde on noin 2:1 useimmilla signaalitasoilla ja -taajuuksilla. Kuitenkin käytännön toteutuksissa on vaikea välttää jonkin verran suurempia suhteita, esim. 2,5:1, pienillä taso- ja taajuusalueilla. Tämä voidaan sietää, mikäli kompressiosuhde ei ole suurempi kuin 2,5:1 (tai noin 1-1/4 kertaa kunkin 30 74368 piirin kompressiosuhde) ja mikäli taso- ja taajuusalue, jolla se esiintyy ei ole suuri.

Keksinnön toisena erikoisena toteutusmuotona, joka on esitetty yleisesti kuviossa 2, on toteuttaa yksi kompressori ja yksi ekspanderi esim. US-patenttijulkaisuissa 3 846 719 ja 3 903 485 esitetyn kaltaisena monikaistaisena laitteena ja toinen kompressori ja ekspanderi liukuvakaistäisenä laitteena. Eräs sopiva monikaistainen tai kaistajakoinen laite on esitetty julkaisussa Journal of the Audio Engineering Society, Voi. 15, n:o 4, October, 1967, pp. 383-388. Julkaisun parametrien mukaiset monikaistaiset laitteet ovat tulleet tunnetuksi A-tyypin laitteina.

Eräässä käytännön toteutuksessa A-tyypin kompressori vastaanottaa tasaisen tulosignaalin ja syöttää lähtönsä erityisesti muokattuun liukuvakaistaiseen laitteeseen. A-tyypin laite on edullisinta sijoittaa vastaanottamaan käsittelemätön tulosignaali, koska se on suunniteltu käsittelemään tasaista tulosignaalia. Liukuvakaistaisen laitteen sijoittamisella ensimmäiseksi olisi haittana, että se muuttaisi tasaisen tulosignaalin A-tyypin laitteen tulosignaaliksi huonommin sopivaan muotoon. Toistopuolella liukuvakaistai-nen ekspanderi vastaanottaa kanavan N signaalin, käsittelee sen ja syöttää sen A-tyypin ekspanderille.

Kuviossa 16 on esitetty kuviota 9 vastaavat pienen signaa-litason vasteen käyrät pelkälle A-tyypin kompressorille, pelkälle liukuvakaistaiselle kompressorille ja yhdistetyn kompressorin vasteelle. Ekspansion vastekäyrät ovat komplementaarisia kuviota 9 vastaavalla tavalla. A-tyypin laite aikaansaa 10 dB kompression noin 5 kHz asti, jonka yläpuolella tason nousu kohoaa pehmeästi arvoon 15 dB taajuudella 15 kHz. Tätä A-tyypin ominaiskäyrän nousevaa vastetta käytetään hyväksi tekemällä liukuvakaistainen ominaiskäyrä epä-herkäksi korkeilla taajuuksilla (kts. "liukuvakaistaisen" käyrän korkeiden taajuuksien osaa kuviossa 16). Tämä on edullista myöhemmin yksityiskohtaisemmin selitettävien kana- 3i 7 4 3 6 8 van korkeiden taajuuksien epävarmuustekijöiden vaikutusten vähentämiseksi. Siten yhdistetty vastekäyrä kohoaa pehmeästi 20 dB asti, jossa se pysyy oleellisesti vaakasuorana noin 14 kHz asti, jossa se laskee. Liukuvakaistainen laite on suunniteltu siten, että sen toimintakynnykset ja tuloksena olevat dynaamisen toiminnan alueet ovat selvästi eri kohdissa kuin A-tyypin piirillä.

Kuviossa 17 on esitetty joukko vastekäyriä eri tasoilla sarjaan kytketyille A-tyyppiselle ja liukuvakaistaiselle kompressorille. Käyrät edustavat samantyyppistä informaatiota kuin kuvio 11. Varjostettu alue C osoittaa yleisesti A-tyypin laitteen toiminnasta johtuvaa dynaamista aluetta ja varjostettu alue D liukuvakaistaisen laitteen toiminnasta johtuvaa dynaamista aluetta. Järjestelyllä saatava maksimi-kompressiosuhde ei ylitä millään tasolla eikä taajuudella arvoa noin 2:1 ja järjestelmä on siten suhteellisen vapaa käytännön nauhoituskanavissa esiintyvistä vahvistusvirhe-ilmiöistä.

Kuten on selvää standardi A-tyypin laitteen ja erikoisen liukuvakaistaisen laitteen sarjakytkentä on esitetty esimerkkinä. Kuitenkin periaatteessa A-tyypin laitetta voidaan muuntaa sen dynaamisen toiminnan alueiden siirtämiseksi siten, että ne sopivat parhaiten liukuvakaistaisen laitteen dynaamisen toiminnan alueisiin.

Tässä ja muissa esitetyissä järjestelmissä tarvittava porrastuksen tai siirron tarkka määrä riippuu käytettyjen signaalinkäsittelylaitteiden parametreistä. Dynaamisten alueiden porrastuksen tavoitteena on minimoida vastekäyrien ka-saantumisilmiöt. Kasaantuminen on osoituksena suurista kompressio- tai ekspansiosuhteista. Esimerkiksi kuvio 18 esittää liian voimakasta kasaantumista, eli jollain taajuuksilla ja tasoilla 10 dB tulotason muutos aikaansaa 2 1/2 dB muutoksen lähdössä eli suhde on 4:1. Optimaalisesti oikealla porrastuksella kasettikompanderijärjestelmissä ei suurimmalla osalla 32 74368 taso- ja taajuusalueista koskaan ylitetä oleellisesti suhdetta 2:1. Muun tyyppisissä siirtojärjestelmissä suuremmat kompressiosuhteet saattavat olla hyväksyttävissä.

Γ ' ' ‘

Claims (14)

33 74 36 8 Patentti vaatimukset

1. Piirijärjestely tulosignaalin dynaamisen alueen muuttamiseksi, jossa on ensimmäinen piiri, jolla on kaksoislineaa-rinen ominaiskäyrä, joka muodostuu vahvistukseltaan oleellisesti väkiosuuruisesta pienten tasojen osasta, joka ulottuu kynnykseen asti, kynnyksen yläpuolisesta välitasojen osasta, jolla on muuttuva vahvistus ja joka aikaansaa kompressiota! ekspansiosuhteen, joka vaihtelee arvosta 1 vä1itasoalueen päissä ja näiden päiden välissä olevan maksimiarvon välillä, ja suurten tasojen osasta, jolla on oleellisesti vakio-vahvistus, joka eroaa pienten tasojen osan vahvistuksesta, jolloin yleisradiolähettimen kompressorin ollessa kysymyksessä voidaan ensimmäisen piirin eteen haluttaessa kytkeä laaja-kaistakompressori tai -rajoitin, tunnettu siitä, että ensimmäisen piirin (2, 6) perään on kytketty ainakin yksi toinen piiri (4, 8), jolla myös on kaksoislineaarinen ominais-käyrä piirien (2, 4, 6, 8) yhteisellä taajuusalueella, jolloin piirien (2, 4, 6, 8) ominaiskäyrien välitasojen osat on porrastettu piirien (2, 4, 6, 8) yhteisellä taajuusalueella siten, että ne aikaansaavat vahvistuksen muuttumisen laajemmalla tulon välitasojen alueella kuin missään yksityisessä piirissä (2, 4, 6, 8) ja suuremman pienten ja suurten tulotasojen vahvistuksien välisen eron, mutta liittyneinä maksimi kompressio- tai ekspansiosuhteeseen, joka ei ylitä oleellisesti minkään yksityisen piirin (2, 4, 6, 8) kyseistä suhdetta porrastuksen ansiosta, sekä kokonaisominaiskäyrä, joka myös on kaksoislineaarinen.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen piirijärjestely, tunnettu siitä, että koko piirijärjestelyn maksimaalinen kompressio- tai ekspanslosuhde ei ole suurempi kuin 1 1/4 kertaa jonkin piireistä (2, 4, 6, 8) maksimi suhde.

3. Jonkin patenttivaatimuksista 1 tai 2 mukainen piiri-järjestely, tunnettu siltä, että jokaisen piirin (2, 6) kompressio- tai ekspansiosuhteen laskeva reuna (10) limittyy 34 74368 toisen piirin (4, 8) kompressio- tai ekspansiosuhteen nousevan reunan (12) kanssa niin paljon, että kokonaiskompressio-tai ekspansiosuhde 1 imitysalueel1 a ei oleellisesti ylitä vierekkäisten piirien (2, 4, 6, 8) maksimi kompressio- tai ekspansiosuhtelta (13, 11).

4. Jonkin patenttivaatimuksista 1, 2 tai 3 mukainen piiri järjestely , tunnettu siitä, että jokaisen piirin maksimi kompressio- tai ekspansiosuhde on oleellisesti 2:1 ja koko p11rijärjestelyn maksimisuhde e1 ylitä oleellisesti arvoa 2:1.

5. Jonkin patenttivaatimuksista 1-4 mukainen piirijär-jestely, tunnettu siitä, että tietyn asteen likimääräisen kynnystason T määrää riippuvuus r.r-ifi-. C-l jossa F on asteen loppupiste, C on asteen maksimikompressio-suhde ja G on asteen vahvistus.

6. Jonkin patenttivaatimuksista 1-5 mukaisen kompressorin ja ekspanderln sisältämä kohlnanvaimennusjärjestely, tunnettu siitä, että kompressorissa kunkin peräkkäisen kompressoripiirin (4) kynnys on alhaisempi kuin edellisen piirin (2) kynnys ja ekspanderissa jokaisen peräkkäisen eks-panderip1irin (8) kynnys on suurempi kuin edellisen piirin (6) kynnys.

7. Jonkin patenttivaatimuksista 1-6 mukainen pilrijär-jestely, jota pi1r1järjestelyä käytetään äänisignaalien dynaamisen alueen muuttamiseen ja jossa jokaisessa piirissä on ylityksenvaimennin, jolla on kynnystaso, tunnettu siitä, että kynnystasot on porrastettu piirien kesken siten, että ne aikaansaavat pienennyksen koko pi1rijärjestelyn ylityksiin. 35 7 4 3 6 8

8. Patenttivaatimusten 6 ja 7 mukainen pi 1 rl järjestely, tunnettu siltä, että yksittäisten kompressorin tai ekspan-derin piirien ylityksenvalmentimlen kynnystasot on porrastettu samaan tapaan kuin peräkkäin kytkettyjen piirien kynnykset.

9. Jonkin patenttivaatimuksista 1-8 mukainen piiri järjestely, tunnettu siitä, että siinä on kaksi kaksolslineaa-rista piiriä (2, 4, 6, 8), joiden kummankin pienten tasojen vahvistus on oleellisesti 10 dB.

10. Jonkin patenttivaatimuksista 1-9 mukainen piirijär-jestely, jossa ainakin yksi piireistä sisältää ohjattavan suotimen, joka korostaa tai valmentaa signaalikaistan korkeiden tai pienten taajuuksien aluetta ja jossa seurauksena tällä alueella olevista signaaleista aikaansaadaan suotimen raja-taajuuden liukuminen suuntaan, joka kaventaa korostettua tai vaimennettua aluetta, jolloin pi 1 rijärjestelyssä on erityisesti äänisignaaleja varten tasasuuntaava, tasoittava ja vahvistava ohjauspiiri, joka muodostaa ohjaussignaalin suotimen ohjatulle impedanssi 1altteel1 e suotimen rajataajuuden liukumisen aikaansaamiseksi, tunnettu siltä, että jokainen piiri sisältää ohjattavan suotimen (22, kuvio 8).

11. Patenttivaatimuksen 10 mukainen piirijärjestely, tunnettu siitä, että jokaisen ohjattavan suotimen (22, kuvio 8) ohjauspiireillä (30, 31, 32) on erisuuruiset vahvistukset, jotka tekevät piirien (2, 4, 6, 8) kynnykset eri suuruisiksi.

12. Patenttivaatimuksen 10 tai 11 mukainen piiri järjestely, tunnettu siitä, että ohjattavien suotimien (22, kuvio 8) lepotilan rajataajuudet ovat oleellisesti yhtä suuria.

13. Patenttivaatimuksen 10, 11 tai 12 mukainen pilrijär-jestely, jossa korkeiden taajuuksien aluetta korostetaan tai vaimennetaan, tunnettu siitä, että ohjattavien suotimien (22, kuvio 8) lepotilan rajataajuudet ovat alueella 300-400 Hz. 36 74368

14. Jonkin patenttivaatimuksista 1-13 mukainen pilrijär-jestely, jossa ainakin yksi piireistä on kaksitiepiiri, jossa on päätie, joka on lineaarinen dynaamisen alueen suhteen, yhdistävä piiri päätiellä ja lisätle, jonka tulo on kytketty päätien tuloon tai lähtöön ja lähtö yhdistävään piiriin, jolloin Hsätie aikaansaa signaalin, joka ainakin taajuuskaistan yläosassa korostaa tai heikentää päätien signaalia yhdistävän piirin avulla, mutta joka on rajoitettu siten, että tulon dynaamisen alueen yläosassa li säti en signaali on pienempi kuin päätien signaali, tunnettu siitä, että jokainen piiri (2, 4, 6, 8) on kaksi tiepi1ri. 37 74368